Знание-сила, 2009 № 01 (979)

НОВОСТИ НАУКИ

Ученые из Университета Женевы поставили масштабный и весьма точный на сегодняшний день эксперимент по измерению скорости взаимодействия спутанных фотонов.

Стоит напомнить, что у спутанных частиц, в отличие от обычных, ряд их характеристик находится в зависимости между собой. Например, спин фотона может принимать два значения: единица и минус единица. Квантовая механика утверждает, что если одновременно измерить спины спутанных частиц, то один всегда окажется единицей, а другой — минус единицей. Но при этом теория не накладывает ограничение на скорость взаимодействия таких частиц и не объясняет его механизмы.

В ходе эксперимента в исследовательском центре в Женеве создавалась пара спутанных фотонов. Они разделялись и по оптоволоконным кабелям отправлялись в два пункта, расположенные на расстоянии 18 километров друг от друга. В этих пунктах ученые измеряли один из параметров «присланных» фотонов — их энергию. После этого рассчитали показатель корреляции. Его значение оказалось в пределах от 0,8 до 0,95 — больше ограничения (0,71), накладываемого неравенством Белла, которое описывает, насколько сильно взаимосвязаны частицы для некоторых квантовых систем, в частности для спутанных фотонов.

Согласно теории относительности, скорость любого процесса в природе, включая передачу информации, не превосходит скорости света, и за время измерения фотоны не успевают повлиять друг на друга. Спутанные фотоны должны вести себя как независимые частицы, но из многочисленных измерений следует, что их параметры все равно остаются взаимосвязаны. Расчеты показывают, что скорость взаимодействия между частицами должна превышать скорость света в десятки тысяч раз! Таким образом, теория относительности не распространяется на процесс передачи информации в квантовых системах.

Явление спутанности было известно еще во времена Эйнштейна. Он называл его «пугающим взаимодействием на расстоянии» (spooky action at distance), объяснял несовершенством аппарата квантовой механики и считал основным препятствием для всеобщей применимости теории относительности. За прошедшие годы выдвигалось множество гипотез, которые были призваны объяснить эффект спутанности, но они не получили признания. Многие ученые по-прежнему сомневаются в том, что подобный эффект существует. Полученные швейцарскими исследователями данные указывают на реальность квантовой спутанности. Сами ученые уверены в ее существовании. По их мнению, это связано с иными свойствами пространства-времени в квантовой механике, причем подобное сверхбыстрое взаимодействие совершенно не противоречит классической теории относительности. Однако механизмы взаимодействия ученым по-прежнему не известны.

Работа опубликована в журнале Nature.

Группа ученых из Университетов Цюриха и Центрального Ланкашира, основываясь на научных расчетах и моделировании распределения массы нашей Галактики, пришла к заключению, что, вероятнее всего, Млечный Путь — это облако темной материи в виде сильно вытянутого диска, в которое погружены видимые объекты.

Природа темной материи такова, что обнаружить ее привычными научными инструментами практически невозможно, ее можно наблюдать лишь по гравитационному эффекту от ее присутствия. С другой стороны, если наличие диска темной материи в нашей Галактике подтвердится, то данный регион станет самым близким, где эта загадочная субстанция действительно присутствует. Напомним, что, по современным представлениям, около 22 % массы Вселенной приходится именно на темную материю.

Как заявили специалисты из Университета Цюриха, их предположение о наличии сферического гало, состоящего из темной материи, основывается на массе и расширении Млечного Пути и включает в себя гравитационное воздействие межзвездного газа и отдельных звезд, не объединенных в системы. Ранее расчеты массы Галактики никогда не производились с такой точностью.

Авторы исследования подчеркивают, что даже в тех регионах Млечного Пути, где нет звездных систем или иных видимых объектов, есть межзвездный газ, который тоже обладает массой и способен объединяться в газовые облака со своей массой и формой. Однако раз есть облака межзвездного газа с видимой материей, то в непосредственной близости от нее должна существовать и темная материя. Данное предположение было подтверждено при расчете массы Галактики.

Вместе с тем, по утверждению Джастина Рида, руководителя исследования, масштабы и плотность Млечного Пути не позволяют образовываться полноценным облакам темной материи, поэтому плотность сформированного из нее гало примерно в два раза меньше плотности ранее изученных регионов с темной материей.

Важно отметить, что авторы исследования пришли к заключению: в отличие от физических объектов, облако темной материи абсолютно неподвижно. Как заявил Рид, Земля и Солнце обращаются вокруг центра Галактики со скоростью 220 километров в секунду, но так как облако темной материи не движется, то с земной точки зрения кажется, будто мимо нас пролетает «ветер» из темной материи.

Итальянские ученые завершили многолетнее исследование останков кроманьонца, возраст которого датируется в 28 тысяч лет. Результатом стало опровержение различных гипотез, предполагающих возможное смешение в далеком прошлом неандертальцев и кроманьонцев.

Останки древнего человека были обнаружены в пещере Пагличчи в 2003 году. Для исследования ученые анализировали митохондриальную ДНК, передающуюся только по материнской линии. Одной из основных трудностей при секвенировании (расшифровке) древних ДНК является возможное загрязнение исследуемых останков исследователями и случайными людьми, вступавшими с ними в контакт. Для того чтобы избежать этого, итальянским ученым пришлось взять образцы у всех возможных «загрязнителей».

Известно, что более 40 тысяч лет назад на территории современной Европы обитали одновременно неандертальцы и кроманьонцы. Генетические различия между современным человеком и неандертальцем были доказаны уже достаточно давно. Работа итальянских ученых показала, что если смешения между двумя ветвями человеческой расы и происходили, то никакого генетического следа они не оставили.

Как установили британские океанологи из Университета Ливерпуля, пыльные бури в Сахаре поддерживают жизнь морских организмов на обширных просторах Северной Атлантики и не дают ей превратиться в водную пустыню.

Ученые исследовали распределение в Атлантике питательных веществ, в частности, соединений фосфора и азота, и выясняли, как организмы, входящие в состав фитопланктона, могут существовать в областях с низким их содержанием.

Исследователи обнаружили, что сине-зеленые водоросли, являющиеся базой, обеспечивающей существование всей экосистемы, способны расти в этих регионах, так как они используют соединения железа, которые приносят пыльные бури в Сахаре. Это позволяет им получать органические вещества от мертвых или распавшихся растений, когда фосфора — важнейшего компонента ДНК — в океане не хватает.